JP7254310B2 - Seismic frequency resonance survey method - Google Patents
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Description
本発明は、地震探査技術分野に関し、特に、弾性波地震周波数共振探査方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of seismic exploration, and more particularly to an elastic wave seismic frequency resonance exploration method.
従来の地震探査方法技術は、地震波走時と地層の速度を利用して、地質体の空間構造と属性特徴を測定し、所要波動場は人工励起することを要求する。この技術は、既に１００年近く発展し、地学分野に広く応用されている。とはいえ、この方法技術は、応用において多くの不足がある。まず、この技術は、人工震源が必要であり、その次、大量の探査ブラインド領域が存在する。人工震源は、人口密集エリアと環境保護エリアなどのエリアで使用が困難であり、探査ブラインド領域も方法技術の応用範囲を極めて大きく制限し、例えば、浅層探査、高角度地層探査、火成岩変質岩地域の探査、岩石に明らかな界面がない岩質地域探査、及びカルスト発育及び複雑地質構造地域の探査などの分野では、従来の地震探査技術は応用が困難である。 Conventional seismic exploration method technology uses seismic wave traveling time and stratum velocity to measure the spatial structure and attribute characteristics of geological bodies, and requires artificial excitation of the required wave field. This technology has already been developed for nearly 100 years and is widely applied in the geological field. However, this method technology has many shortcomings in its application. First, this technique requires an artificial seismic source, and secondly, there is a large amount of exploration blind area. Artificial seismic sources are difficult to use in areas such as densely populated areas and environmental protection areas, and the blind area of exploration also greatly limits the application range of method technology, such as shallow depth exploration, high-angle stratum exploration, igneous rock alteration rock, etc. Conventional seismic exploration techniques are difficult to apply in fields such as regional exploration, exploration of rocky areas where there is no obvious interface between rocks, and exploration of karst growth and complex geological structures.
上記従来の地震探査方法技術の不足に基づき、特許文献１：中国特許出願ＣＮ１１０９５４９４３Ａに記載の「受動源地震周波数共振探査方法」は、上記技術の不足を一部補完した。しかし、この方法技術を応用する過程において、我々は、まだ一部の理論的や技術的な弱点と欠陥を補充や改善する必要があることを見出した。まず、特許文献１：特許出願ＣＮ１１０９５４９４３Ａは、まだ励起源フィールドが探査結果に与える影響を考慮していない。その次、深度領域の地層波動インピーダンス比率データに対して、必要な技術的補正を行っておらず、この点では、従来の反射地震探査技術も既に比較的に成熟している。最後に、波動インピーダンス比率データを波動インピーダンスデータと他の弾性地質体パラメータ断面に変換する必要がある。上記欠陥を補充し、特に励起源フィールド影響問題という理論的欠陥を改善するには、地震波周波数領域探査方法にとって、非常に必要である。 Based on the shortcomings of the above conventional seismic exploration method technology, the "passive source seismic frequency resonance exploration method" described in Patent Document 1: Chinese patent application CN110954943A partly compensates for the shortcomings of the above technology. However, in the process of applying this method technology, we have found that some theoretical and technical weaknesses and deficiencies still need to be supplemented and improved. First, Patent Document 1: Patent Application CN110954943A does not yet consider the influence of the excitation source field on the search results. Secondly, no necessary technical corrections have been made to the stratum wave impedance ratio data in the depth region. Finally, it is necessary to transform the wave impedance ratio data into wave impedance data and other elastic geological body parameter profiles. It is very necessary for the seismic frequency domain exploration method to make up for the above deficiencies, especially to improve the theoretical deficiencies of the excitation source field effect problem.
そのため、本発明は、「受動源地震周波数共振探査方法」における補充すべき技術を補充するだけでなく、方法技術における理論的問題を改善し、この方法技術をより完璧及び実用にする。 Therefore, the present invention not only supplements the technology to be supplemented in the "passive source seismic frequency resonance exploration method", but also improves the theoretical problems in the method technology, making the method technology more perfect and practical.
従来技術の不足を解決するために、本発明は、弾性地震波伝播過程で共振が発生する原理を利用して、地下媒体に対して空間と属性イメージングを行うことができる弾性波地震周波数共振探査方法を提案する。原則として、この方法は震源と受信機との関係を考慮せず、地球表面が受信した地下からの振動雑音のみによって地下媒体に対してイメージングすることができる。 In order to solve the deficiencies of the prior art, the present invention utilizes the principle that resonance occurs in the process of elastic seismic wave propagation to provide an elastic wave seismic frequency resonance exploration method that can perform spatial and attribute imaging of underground media. Suggest. In principle, this method does not take into account the relationship between source and receiver, and can be imaged to the subsurface medium only by the vibrational noise from the subsurface received by the earth's surface.
上記目的を実現するために、本発明で用いられる技術案は、
弾性波地震周波数共振探査方法であって、
設定された測定領域内に地面基準点ｘ及び任意の採集点ｙを設置することを含み、以下のステップを実行し、
ステップＳ１、前記地面基準点ｘでの励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）を算出し、
ステップＳ２、前記励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）を決定し、
ステップＳ３、前記励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を算出する、ことを特徴とする弾性波地震周波数共振探査方法を含む。
In order to achieve the above object, the technical solution used in the present invention is
An elastic wave seismic frequency resonance exploration method,
including placing a ground reference point x and an arbitrary sampling point y within the established measurement area, performing the following steps:
Step S1, calculating an excitation source field In (x,f) at the ground reference point x;
Step S2, determining an excitation source field In (y,f) at the sampling point y based on the excitation source field In (x,f) ;
Step S3, based on the excitation source field In (y, f) , the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, f) at the sampling point y is calculated. Includes resonance search methods.
さらに、前記ステップＳ１において、Ｉｎ（ｘ，ｆ）＝Ａｍｐ（ｘ，ｆ）／Ｍ（ｘ，ｆ）の式を用いて、前記地面基準点ｘでの励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）を算出し、そのうち、Ａｍｐ（ｘ，ｆ）は、前記地面基準点ｘでの周波数領域振幅スペクトルデータであり、Ｍ（ｘ，ｆ）は、前記地面基準点ｘでの周波数領域地層波動インピーダンス比率データである。 Further, in step S1, the excitation source field In (x, f) at the ground reference point x is calculated using the formula In (x, f) = Amp (x, f) /M (x, f ) where Amp (x, f) is the frequency domain amplitude spectrum data at the ground reference point x, M (x, f) is the frequency domain formation wave impedance ratio data at the ground reference point x is.
さらに、前記ステップＳ２において、実際の探査必要に応じて、設定された測定領域内で複数の前記地面基準点ｘｉを設計し、そのうち、ｉは、１，２…ｎであり、前記地面基準点ｘｉの励起源フィールドＩｎ（Ｘｉ，ｆ）を算出し、数学方法を採用して外延及び補間を行い、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）を得る。 Further, in step S2, design a plurality of the ground reference points xi within the set measurement area according to the actual exploration needs, where i is 1, 2...n, the ground reference Calculate the source field In (Xi,f) at point x i and adopt mathematical methods to deduct and interpolate to obtain the source field In (y,f) at said sampling point y.
さらに、前記ステップＳ３において、Ｍ（ｙ，ｆ）＝Ａｍｐ（ｙ，ｆ）／Ｉｎ（ｙ，ｆ）の式を用いて、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を算出し、そのうち、Ａｍｐ（ｙ，ｆ）は、前記採集点ｙでの周波数領域振幅スペクトルデータである。 Furthermore, in step S3, the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M ( y , f) , where Amp (y, f) is the frequency domain amplitude spectrum data at the sampling point y.
さらに、前記ステップＳ１の前に、以下のプリ処理ステップをさらに含み、
ステップＡ１、振動信号センサを利用して、前記地面基準点ｘと前記採集点ｙでの地下媒体弾性波時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）をそれぞれ採集し、
ステップＡ２、前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）を、それぞれフーリェ変換して、周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）を得、
ステップＡ３、前記地面基準点Xで、周波数ｆと地下深度ｄとの関数関係を確立し、
ステップＡ４、前記関数関係に従って、前記地面基準点ｘでの深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）を周波数領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｆ）に変換する。
Furthermore, the following pre-processing step is further included before step S1,
Step A1, using a vibration signal sensor to collect subsurface medium elastic wave time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) at the ground reference point x and the sampling point y, respectively;
Step A2: Fourier transform the time domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) respectively to obtain frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f). ,
Step A3, at the ground reference point X, establish a functional relationship between frequency f and underground depth d;
Step A4, convert the depth-domain formation wave impedance ratio data M (x,d) at the ground reference point x into frequency-domain formation wave impedance ratio data M (x,f) according to the functional relationship.
さらに、前記地面基準点ｘで、以下の式に従って周波数ｆと地下深度ｄとの線形関数関係を確立し、
ｄ＝０．２５・Ｖ／ｆ、ただし、Ｖは、地層波動場平均速度であり、ｆは、周波数であり、ｄは、地下深度であり、
又は、前記地面基準点ｘでの周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）と深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）とを比較分析し、周波数ｆ、地層波動場平均速度Ｖと地下深度ｄとの非線形関数関係を確立する。
Further, at said ground reference point x, establishing a linear functional relationship between frequency f and depth d according to the following equation:
d = 0.25 V/f, where V is the formation wave field average velocity, f is the frequency, d is the subsurface depth,
Alternatively, the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) at the ground reference point x and the depth domain formation wave impedance ratio data M (x, d) are compared and analyzed, and the frequency f, formation wave field average velocity V and Establish a non-linear functional relationship with the subsurface depth d.
さらに、前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）は、単回又は複数回で得られた単一成分又は多成分データであり、採集時間長さとサンプリング時間間隔は、検出深度によって決定され、前記採集時間長さは、以下の経験式に従って、
Ｔ≧１５００・Ｄ／Ｖ、
ただし、Ｄは、検出深度であり、単位がメートルであり、Ｖは、地層波動場平均速度であり、単位がメートル／秒であり、Ｔは、採集時間長さであり、単位が秒であり、
前記サンプリング時間間隔は、以下の経験式に従って、
ΔＴ＝４・ΔＤ／Ｖ、
ΔＴは、サンプリング時間間隔であり、単位が秒であり、Ｖは、地層波動場平均速度であり、単位がメートル／秒であり、ΔＤは、所望の検出深度最低解像度であり、単位がメートルである。
Furthermore, the time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) are single-component or multi-component data obtained once or multiple times, and the acquisition time length and sampling time interval are , is determined by the detection depth, and the collection time length is according to the following empirical formula:
T≧1500 D/V,
where D is the detection depth in meters, V is the stratum wave field average velocity in meters/second, and T is the collection time length in seconds. ,
The sampling time interval is according to the following empirical formula:
ΔT=4·ΔD/V,
ΔT is the sampling time interval in seconds, V is the formation wave field average velocity in meters/second, and ΔD is the desired detection depth minimum resolution in meters. be.
さらに、前記ステップＡ２の前に、採集された前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）に対して、それぞれプリ処理を行い、前記プリ処理は、フィルタリング処理、振幅時変補正処理及び外れ値抑圧処理を含む。 Furthermore, before step A2, pre-processing is performed on the collected time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) , and the pre-processing includes filtering, amplitude Includes time-varying correction processing and outlier suppression processing.
さらに、前記ステップＡ２は、同一位置で複数回の採集によって得られた前記周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）に対して、それぞれ、周波数領域の算術平均を行うことをさらに含む。 Further, the step A2 performs an arithmetic mean of the frequency domain on the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f) obtained by collecting multiple times at the same position. further including
さらに、前記ステップＡ３の前に、採集機器の一致性について、前記周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）の損害に対して、それぞれ、補償と補正を行う。 Further, prior to the step A3, compensation and correction are performed respectively for the damage of the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x,f) and Amp (y,f) for the matching of the sampling equipment.
さらに、前記ステップＳ３の後に、以下のステップをさらに含み、
ステップＳ４、前記線形又は非線形関数関係に従って、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）に変換し、
ステップＳ５、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）を積分して、地層見かけ波動インピーダンス比率データＲ（ｙ，ｄ）を得る。
Furthermore, after the step S3, further including the following steps,
Step S4, transforming the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, f) at the sampling point y into depth domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, d) according to the linear or nonlinear functional relationship;
Step S5: Integrate the depth region layer apparent wave impedance ratio data M (y, d) to obtain layer apparent wave impedance ratio data R (y, d) .
さらに、前記ステップＳ４は、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）を地面標高補正、地表静補正、標準ウェルパラメータ補正を行うことをさらに含む。 Further, the step S4 further includes performing ground elevation correction, ground surface static correction, and standard well parameter correction on the depth area formation apparent wave impedance ratio data M (y, d) .
さらに、前記ステップＳ４は、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）を正則化処理することをさらに含む。 Furthermore, the step S4 further includes regularization processing of the depth region formation apparent wave impedance ratio data M (y, d) .
さらに、前記弾性波は、圧縮波、剪断波、表面波を含む。 Further, the elastic waves include compression waves, shear waves and surface waves.
本発明の有益効果は以下の通りである。
本発明に記載の弾性波地震周波数共振探査方法を採用すれば、従来の地震探査と比べて、以下の有益な効果を実現することができる。１）人工爆発励起源が必要ないため、探査費用を直接低減し、環境汚染を減少させる。２）地球表面の「振動雑音」を直接利用するため、地震探査の応用範囲を拡大し、広野郷村だけでなく、繁華都市でもその方法技術を応用して探査できる。３）「振動雑音」の利用は、透過波による探査の利用に属するため、反射波で探査することに比べて、使用範囲が広く、従来の反射探査において地質体をイメージングするために反射界面を有しなければならないという制約を回避し、それによって、高角度地質体、明らかな界面のない及び粗界面の地質体に対するイメージングが可能となる。４）本発明は、弾性波が弾性地質体内で伝播する周波数特性を利用して地質体をイメージングし、時間伝播特性を利用してイメージングすることの何らかの不足を補填し、例えば、最初の到着の探査ブラインド領域が存在しなくなり、直立断層に対するイメージングが容易であり、及び密度に対して異常に敏感である。
The beneficial effects of the present invention are as follows.
By adopting the seismic seismic frequency resonance survey method according to the present invention, the following beneficial effects can be achieved compared to conventional seismic surveys. 1) No artificial explosive excitation source is required, which directly reduces exploration costs and reduces environmental pollution. 2) Direct use of the "oscillation noise" of the earth's surface expands the range of seismic exploration applications, enabling exploration not only in Hironogo village but also in busy cities. 3) Since the use of "vibration noise" belongs to the use of exploration by transmitted waves, it has a wider range of use than exploration by reflected waves. It circumvents the constraint of having to have, which allows imaging for high-angle geological bodies, for geological bodies with no apparent interfaces and for rough interfaces. 4) The present invention utilizes the frequency characteristics of elastic waves propagating in elastic geological bodies to image the geological body, and the time propagation characteristics to compensate for any deficiencies in imaging, e.g. There is no blind area of exploration, it is easy to image on vertical slices, and it is unusually sensitive to density.
本発明に記載の弾性波地震周波数共振探査方法を採用すれば、特許文献１：特許出願ＣＮ１１０９５４９４３Ａに比べて、本発明で採用されている、設定された測定領域内に地面基準点ｘ及び任意の採集点ｙを設置し、前記地面基準点ｘでの励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）を算出し、前記励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）を決定し、前記励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を算出する技術案は、特許文献１：特許出願ＣＮ１１０９５４９４３Ａ理論的探査方案を改善し、且つ全波動場周波数範囲内（深度に換算すると、地面から任意の深度まで）の地質探査ステップを完了する。特許文献１：特許出願ＣＮ１１０９５４９４３Ａが深いところに対して探査を行う時、励起源フィールドに対して振幅が一致するという条件を仮定しなければならないことに比べて、本出願は、地層の状況をより正確に検出することができる。 If the seismic frequency resonance exploration method described in the present invention is adopted, compared to Patent Document 1: Patent Application CN110954943A, the ground reference point x and arbitrary Locating a sampling point y, calculating an excitation source field In (x,f) at the ground reference point x, and based on the excitation source field In (x,f) , an excitation source field at the sampling point y A technical proposal for determining In (y, f) and calculating the frequency-domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, f) at the sampling point y based on the excitation source field In (y, f) is , Patent Document 1: Patent Application CN110954943A improves the theoretical exploration scheme, and completes the geological exploration step within the whole wave field frequency range (from the ground to any depth in terms of depth). Patent Document 1: Patent application CN110954943A has to assume the condition that the amplitude is matched to the excitation source field when probing to the depth, the present application is more aware of the formation situation. can be detected accurately.
本発明の内容をより明瞭に理解するために、添付図面と実施例を結び付けながら、詳細に説明する。 In order to understand the contents of the present invention more clearly, a detailed description will be given in conjunction with the accompanying drawings and embodiments.
本発明の目的は、従来とは異なる地震探査方法を提供することである。この方法の特徴は、人工励起源を利用する必要がなく、地震波走時を利用せずに、地震波周波数特徴を利用して探査を行う方法であることである。この方法は、弾性地震波伝播過程で共振が発生する原理を利用して、地下媒体に対して空間と属性イメージングを行う。原則として、この方法は、震源と受信機との間の関係を考慮しないため、地球表面が受信した地下からの振動雑音のみによって地下媒体に対してイメージングすることができる。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an unconventional seismic exploration method. The feature of this method is that it does not need to use an artificial excitation source and does not use seismic wave travel times, but uses seismic wave frequency characteristics for exploration. This method utilizes the principle that resonance occurs in the process of elastic seismic wave propagation to perform spatial and attribute imaging of subterranean media. In principle, this method does not take into account the relationship between the source and the receiver, so that it can be imaged to the subsurface medium only with the vibrational noise from the subsurface received by the earth's surface.
本発明の基本原理は、以下のとおりである。 The basic principle of the invention is as follows.
地下弾性波伝播は、波動方程式を満たし、層状媒体（νは速度である）の場合、波動方程式は、下式である。 Subterranean elastic wave propagation satisfies the wave equation, and for layered media (ν is the velocity), the wave equation is
均一な大地の上方で単層媒体のみがあり、単層媒体の底部に入力される波動場振幅を１単位とし、且つ波動場の周波数成分が単層媒体固有周波数と一致する場合、その解の振幅関数は、下式でもよい。 If there is only a single layer medium above a uniform ground, the wave field amplitude input to the bottom of the single layer medium is unity, and the frequency components of the wave field coincide with the eigenfrequency of the single layer medium, then the solution is The amplitude function may be the following formula.
ただし、ωは角周波数であり、ρは密度であり、νは速度であり、ρ・ν乗積は波動インピーダンスデータであり、付添字１は上部単層媒体番号であり、付添字２は下部半空間番号である。（２）式で説明するように、波動場の地面における振幅解は、波動インピーダンス比率データである。 where ω is the angular frequency, ρ is the density, ν is the velocity, the ρ·ν product is the wave impedance data, the suffix 1 is the upper single layer medium number, and the suffix 2 is the lower is a half-space number. As described in equation (2), the ground amplitude solution of the wave field is the wave impedance ratio data.
探査深度範囲Ｈをいずれも厚さがＨである単層媒体に設定し、その速度を地層波動場平均速度νに設定し、地面が受信した周波数がωである波がＨ厚さの地層が共振する結果である場合、（２）式は、Ｈ厚さの地層の地面上で地震波振幅を得る伝送関数であり、その値は、地層励起源フィールドが地面に到達した後、場振幅の拡大倍数である。地面採集データにおける地層のオリジナル励起源フィールドを除去すると、残りのデータは、即ち（２）式で表される波動インピーダンス比率データである。 The exploration depth range H is set to a single layer medium whose thickness is H, the velocity is set to the formation wave field average velocity ν, and the wave received by the ground is ω with a frequency of ω. (2) is the transfer function that yields the seismic wave amplitude above the H-thick formation ground, the value of which is the expansion of the field amplitude after the formation source field reaches the ground. is a multiple. After removing the original excitation source field of the formation in the ground sampling data, the remaining data is the wave impedance ratio data, ie, Eq. (2).
探査において、センサで地面のある点の地下からの振動を採集し、ある周波数の振幅を合理的に選択し、励起源フィールドの影響を消去すれば、地下のある対応位置の波動インピーダンス比率データが得られる。 In surveying, if a sensor is used to collect the subsurface vibration of a certain point on the ground, the amplitude of a certain frequency is rationally selected, and the effect of the excitation source field is eliminated, the wave impedance ratio data of the corresponding subsurface location can be obtained by can get.
実施例１
上記基本原理に基づき、図１は、本発明の実施例による弾性波地震周波数共振探査方法のフローチャートである。前記方法は、設定された測定領域内に地面基準点ｘ及び任意の採集点ｙを設置することを含み、以下のステップを実行する。
Example 1
Based on the above basic principle, FIG. 1 is a flow chart of a seismic frequency resonance survey method according to an embodiment of the present invention. The method includes placing a ground reference point x and an arbitrary sampling point y within a set measurement area, and performs the following steps.
ステップＡ１、振動信号センサを利用して、前記地面基準点ｘと前記採集点ｙでの地下媒体弾性波時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）をそれぞれ採集し、
そのうち、前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）は、単回又は複数回で得られた単一成分又は多成分データであり、且つ複数の採集点で同一時間で採集する要求がなく、採集時間長さとサンプリング時間間隔は、検出深度によって決定され、前記採集時間長さは、以下の経験式に従って、
Ｔ≧１５００・Ｄ／Ｖ、
ただし、Ｄは、検出深度であり、単位がメートルであり、Ｖは、地層波動場平均速度であり、単位がメートル／秒であり、Ｔは、採集時間長さであり、単位が秒であり、
前記サンプリング時間間隔は、以下の経験式に従って、
ΔＴ＝４・ΔＤ／Ｖ、
ΔＴは、サンプリング時間間隔であり、単位が秒であり、Ｖは、地層波動場平均速度であり、単位がメートル／秒であり、ΔＤは、所望の検出深度最低解像度であり、単位がメートルである。
Step A1, using a vibration signal sensor to collect subsurface medium elastic wave time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) at the ground reference point x and the sampling point y, respectively;
Among them, the time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) are single-component or multi-component data obtained once or multiple times, and are obtained at multiple sampling points at the same time. The collection time length and sampling time interval are determined by the detection depth, and the collection time length is according to the following empirical formula:
T≧1500 D/V,
where D is the detection depth in meters, V is the stratum wave field average velocity in meters/second, and T is the collection time length in seconds. ,
The sampling time interval is according to the following empirical formula:
ΔT=4·ΔD/V,
ΔT is the sampling time interval in seconds, V is the formation wave field average velocity in meters/second, and ΔD is the desired detection depth minimum resolution in meters. be.
好ましくは、採集された前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）に対して、それぞれプリ処理を行い、前記プリ処理は、フィルタリング処理、振幅時変補正処理及び外れ値抑圧処理を含み、 Preferably, pre-processing is performed on the collected time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) , and the pre-processing includes filtering, amplitude time-varying correction, and deviation correction. including value suppression processing,
ステップＡ２、前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）を、それぞれフーリェ変換して、周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）を得る。 Step A2: Fourier transform the time domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) respectively to obtain frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f) .
好ましくは、フーリェ変換の時間領域データのウィンドウタイム長さは、１／Ｆｍｉｎより大きくなるべきである。 Preferably, the window time length of the Fourier transform time domain data should be greater than 1/F min .
好ましくは、同一位置で複数回の採集によって得られた前記周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）に対して、それぞれ、周波数領域の算術平均を行う。 Preferably, the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f) obtained by multiple acquisitions at the same position are each subjected to an arithmetic mean in the frequency domain.
採集機器のパラメータの一致性が前記周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）に影響を与える場合、採集機器の一致性について、前記周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）とＡｍｐ（ｙ，ｆ）の損害に対して、それぞれ、補償と補正を行う。 If the matching of the parameters of the acquisition device affects the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f) , then the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, Compensate and correct for damages in f) and Amp (y,f) , respectively.
ステップＡ３、前記地面基準点ｘで、周波数ｆと地下深度ｄとの関数関係を確立する。 Step A3, at the ground reference point x, establish a functional relationship between frequency f and underground depth d.
統計学観点から、以下のルールを規定する。１）前記ステップＡ１で採集された弾性波データの多くはすでに、その伝播経路で地層を透過して地面に到達する時、「共振」された結果である。２）弾性波は、深層から地面採集点に到達する経路で、厚さが徐々に薄くなる単層板状体に分けることができる。３）ステップＡ１で採集された時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｔ）とＡｍｐ（ｙ，ｔ）では、地質情報に関連し、且つ上記ルール１）に従う部分が非ランダム信号であり、地質情報に関連しなく、且つ上記ルール１）に従わない部分がランダム信号である。そのため、周波数ｆと地下深度ｄとの線形又は非線形関数関係を選択的に確立することができる。 From a statistical point of view, the following rules are defined. 1) Much of the elastic wave data collected in step A1 above is already the result of being "resonated" as its propagation path penetrates the formation and reaches the ground. 2) Elastic waves can be split into single-layer plates of gradually decreasing thickness along the path from depth to the ground sampling point. 3) In the time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) collected in step A1, the part related to geological information and complying with rule 1) above is a non-random signal, and the geological information , and the part that does not follow rule 1) above is the random signal. As such, a linear or non-linear functional relationship between frequency f and subsurface depth d can be selectively established.
以下の式に従って、周波数ｆと地下深度ｄとの線形関数関係を確立し、
ｄ＝０．２５・Ｖ／ｆ、ただし、Ｖは、地層波動場平均速度であり、ｆは、周波数であり、ｄは、地下深度であり、
又は、前記地面基準点ｘでの周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）と深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）とを比較分析し、周波数ｆ、地層波動場平均速度Ｖと地下深度ｄとの非線形対応関係を確立し、掘削資料の収集が困難である場合、経験的に仮想の深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）を設定し、さらに、前記地面基準点ｘでの周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）と設定された深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）を比較分析し、周波数ｆ、地層波動場平均速度Ｖと地下深度ｄとの非線形対応関係を確立してもよい。
Establishing a linear functional relationship between frequency f and subsurface depth d according to the formula:
d = 0.25 V/f, where V is the formation wave field average velocity, f is the frequency, d is the subsurface depth,
Alternatively, the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) at the ground reference point x and the depth domain formation wave impedance ratio data M (x, d) are compared and analyzed, and the frequency f, formation wave field average velocity V and If it is difficult to collect excavation data by establishing a non-linear correspondence with the underground depth d, empirically set the virtual depth region stratum wave impedance ratio data M (x, d) , and further, the ground reference point By comparing and analyzing the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) at x and the set depth domain formation wave impedance ratio data M (x, d) , frequency f, formation wave field average velocity V and underground depth d may establish a non-linear correspondence of
ステップＡ４、前記関数関係に従って、前記地面基準点ｘでの深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）を周波数領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｆ）に変換する。 Step A4, convert the depth-domain formation wave impedance ratio data M (x,d) at the ground reference point x into frequency-domain formation wave impedance ratio data M (x,f) according to the functional relationship;
ステップＳ１、Ｉｎ（ｘ，ｆ）＝Ａｍｐ（ｘ，ｆ）／Ｍ（ｘ，ｆ）の式を用いて、前記地面基準点ｘでの励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）を算出する。 Step S1, calculate the excitation source field In (x,f) at the ground reference point x using the formula In (x ,f)=Amp (x,f) /M (x,f) .
ステップＳ２、前記励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）を決定する。 Step S2, determine the source field In (y,f) at the sampling point y based on the source field In (x,f) .
設定された測定領域が比較的に小さく、単一地面基準点ｘが励起源フィールド振幅が均一フィールドである条件を満たす場合、励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）値を励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）に等しくする。 If the set measurement area is relatively small and the single ground reference point x satisfies the condition that the excitation source field amplitude is a uniform field, then the excitation source field In (x,f) value is changed to the excitation source field In (y,y, f) .
測定領域が比較的に大きく、単一地面基準点ｘが励起源フィールド振幅が均一フィールドである条件を満たさない場合、実際の探査必要に応じて、設定された測定領域内で複数の地面基準点ｘｉを設計し、そのうち、ｉは、１，２…ｎであり、上記ステップに従って、前記地面基準点ｘｉの励起源フィールドＩｎ（Ｘｉ，ｆ）を算出し、数学方法を採用して外延及び補間を行い、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）を得る。 If the measurement area is relatively large and a single ground reference point x does not satisfy the condition that the excitation source field amplitude is a uniform field, multiple ground reference points within the set measurement area may be used according to the actual exploration needs. design xi , where i is 1, 2...n, according to the above steps, calculate the excitation source field In (Xi,f) of the ground reference point xi , adopt a mathematical method to extend and interpolate to obtain the source field In (y,f) at the sampling point y.
ステップＳ３、Ｍ（ｙ，ｆ）＝Ａｍｐ（ｙ，ｆ）／Ｉｎ（ｙ，ｆ）の式を用いて、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を算出する。 Step S3, Using the formula M (y, f) = Amp (y, f) /In (y, f) , the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, f) at the sampling point y is calculate.
励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）変化が比較的に小さく、又は測定領域が比較的に小さく、又は探査精度要求が比較的に低く、直接にＩｎ（ｙ，ｆ）＝１にしてもよい。 If the excitation source field In (y,f) change is relatively small, or the measurement area is relatively small, or the search accuracy requirement is relatively low, then In (y,f) =1 can be directly set.
ステップＳ４、前記線形又は非線形関数関係に従って、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）に変換する。 Step S4: Convert the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M (y,f) at the sampling point y into depth domain formation apparent wave impedance ratio data M (y,d) according to the linear or nonlinear functional relationship.
好ましくは、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）を地面標高補正、地表静補正、標準ウェルパラメータ補正を行う。 Preferably, the depth region formation apparent wave impedance ratio data M (y, d) is subjected to ground elevation correction, ground surface static correction, and standard well parameter correction.
好ましくは、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）を正則化処理する。 Preferably, the depth region formation apparent wave impedance ratio data M (y, d) is regularized.
ステップＳ５、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）を積分して、地層見かけ波動インピーダンス比率データＲ（ｙ，ｄ）を得る。 Step S5: Integrate the depth region layer apparent wave impedance ratio data M (y, d) to obtain layer apparent wave impedance ratio data R (y, d) .
他の地質情報のサポートで、密度と他の地質体の弾性波パラメータをさらに得ることができ、例えば、前記波動インピーダンスデータが横波波動インピーダンスデータであれば、岩石密度と横波波動インピーダンスデータの式Ｒ（ｙ，ｄ）＝２７１３５－２８７４４・ρ＋７８２５ρ２を用いて、前記採集点ｙでの任意の地下深度ｄでの地層密度ρを算出し、すなわち、横波波動インピーダンスデータを密度に換算し、前記波動インピーダンスデータが縦波波動インピーダンスデータであれば、前記縦波波動インピーダンスデータと岩石密度との関係式を統計して確立し、すなわち、縦波波動インピーダンスデータを密度に換算し、他の地質体弾性パラメータも、上記の方法により波動インピーダンスデータとこの地質体弾性パラメータとの関係式を確立し、すなわち、波動インピーダンスデータを求められるパラメータに換算する。 In support of other geological information, densities and elastic wave parameters of other geological bodies can also be obtained, e.g., if said wave impedance data are shear wave impedance data, the equation R (y, d) = 27135-28744 ρ + 7825 ρ If the impedance data is longitudinal wave wave impedance data, statistically establish a relational expression between said longitudinal wave wave impedance data and rock density, i.e., convert the longitudinal wave wave impedance data to density, and other geological body elasticities. The parameters are also established by the method described above to establish a relational expression between the wave impedance data and this geological body elastic parameter, that is, to convert the wave impedance data into the required parameters.
算出された上記地層見かけ波動インピーダンス比率データＲ（ｙ，ｄ）及び他の地質パラメータデータは、すなわちイメージング結果データであり、イメージング結果を直接に出力してもよく、前記データを上記ステップＡ３に戻して、繰り返し計算処理を行ってもよい。 The calculated layer apparent wave impedance ratio data R (y, d) and other geological parameter data are imaging result data, and the imaging result may be directly output, and the data is returned to step A3. Calculation processing may be performed repeatedly.
好ましくは、前記弾性波は、圧縮波、剪断波、表面波である。 Preferably, said elastic wave is a compression wave, a shear wave or a surface wave.
好ましくは、前記振動信号センサは、速度センサ又は加速度センサであり、単一採集点で単一成分センサ又は多成分センサを採用してもよい。 Preferably, the vibration signal sensor is a velocity sensor or an acceleration sensor, and may employ a single component sensor or a multi-component sensor with a single sampling point.
上記方法で得られた地層見かけ波動インピーダンス比率データＲ（ｙ，ｄ）及び他の地質パラメータは、すなわちイメージング結果データであり、前記イメージング結果データは、上記方法に従って標準ウェルモデルパラメータを用いて波動場振幅スペクトルデータを補正して得られた深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｄ）と地層見かけ波動インピーダンス比率データＲ（ｙ，ｄ）であり、真実地質パラメータと比較して近似であるため、そのイメージング結果データを視波動インピーダンス比率データと視波動インピーダンスデータと呼ぶ。 The formation apparent wave impedance ratio data R (y, d) and other geological parameters obtained by the above method are imaging result data, and the imaging result data are converted to the wave field using standard well model parameters according to the above method. Depth layer apparent wave impedance ratio data M (y, d) and layer apparent wave impedance ratio data R (y, d) obtained by correcting the amplitude spectrum data, which are approximate compared to the true geological parameters. Therefore, the imaging result data are called visual wave impedance ratio data and visual wave impedance data.
実施例２
本発明の実施例１による「弾性波地震周波数共振探査方法」と「受動源地震周波数共振探査方法」を応用して、同一地勢で探査を行い、探査結果を比較する。測定地は、浅層４００メートル以上が砂頁岩構造で、４００メートル以下が灰岩地質構造である。山泥岩内部の深度１２５メートルから２６０メートルの間は粗砂岩挟薄層泥岩であり、深度４０メートルから１２５メートルの間は安定した細砂岩であり、底部に泥岩が見られ、４０メートル及びそれより浅いところは第四系である。本発明の実施例１に記載の方法と「弾性波地震周波数共振探査方法」を応用して比較探査を行い、実施例１は、励起源フィールド影響を消去し、断面に対して上記各補正を行ったため、イメージング結果は、図２の右側に示されるように、地質情報が明瞭、豊富で、薄層岩石特徴がすべて表れている。逆に、「弾性波地震周波数共振探査方法」のイメージング結果は、図２の左側に示されるように、励起源フィールド振幅がイメージング結果に与える影響が比較的に大きいため、幾つかの大きな岩層について比較的に良好なイメージング結果を得ており、そのうちの薄層、第四系と下層細砂岩構造、１００メートル～１２５メートルの薄層泥岩、及び４００メートルの深度以下の灰岩内部構造について、いずれも明瞭に表れていない。図２の左側と図２の右側のイメージング結果を比較分析すると、本発明の実施例１による方法は、「弾性波地震周波数共振探査方法」に対して、岩層の横方向解像度が大きく向上したことが分かる。
Example 2
By applying the ``elastic wave seismic frequency resonance exploration method'' and the ``passive source seismic frequency resonance exploration method'' according to the first embodiment of the present invention, exploration is conducted in the same terrain and the exploration results are compared. The measurement site has a sand shale structure in the shallow layer of 400 m or more, and an ash rock structure in the shallow layer of 400 m or less. Inside the volcanic mudstone, between 125m and 260m depth, there is coarse sandstone thin-layered mudstone, between 40m and 125m depth, there is stable fine sandstone, and mudstone is seen at the bottom, and 40m and above. The shallow part is the fourth system. A comparative survey was performed by applying the method described in Example 1 of the present invention and the "elastic wave seismic frequency resonance survey method". As shown in the right side of Fig. 2, the imaging results are clear and rich in geological information, and all thin layer rock features are revealed. Conversely, the imaging results of the “seismic seismic frequency resonance survey method” show relatively large effects of the excitation source field amplitude on the imaging results, as shown on the left side of Fig. 2. Therefore, for some large rock layers, Relatively good imaging results have been obtained for the thin layer, Quaternary and lower fine sandstone structures, thin layer mudstone from 100m to 125m, and ashstone internal structure below 400m depth. is also not clearly expressed. A comparative analysis of the imaging results on the left side of FIG. 2 and the right side of FIG. 2 shows that the method according to Example 1 of the present invention greatly improved the lateral resolution of the rock layer compared to the "seismic wave seismic frequency resonance exploration method." I understand.
実施例３
本発明の実施例１による「弾性波地震周波数共振探査方法」と「従来の反射地震探査技術」を応用して、同一地勢で探査を行い、探査結果を比較する。測定地は、北京南部地域で、最大探査深度は、５５００メートルである。従来の反射地震探査イメージング断面は、プレスタック深度オフセット断面であり、弾性波地震周波数共振断面は、視波動インピーダンス比率断面であり、図３に示されるように、図３の左側は、「従来の反射地震探査技術」のイメージング結果であり、図３の右側は、実施例１による「弾性波地震周波数共振探査方法」のイメージング結果であり、両者を比較すると分かるように、浅部新生界砂頁岩地層に対して、弾性波地震周波数共振イメージング断面は、従来の反射地震プレスタック深度オフセット断面よりも解像度が高く、特に上部古生界内部の石炭系地層に対して、下部古生界内部の細隙、カルストと小型断層及びオルドビス系頂部の風化殻などの地質体に対するイメージングに関して、実施例１の弾性波地震周波数共振探査は、いずれも特別な優勢がある。
Example 3
By applying the "elastic wave seismic frequency resonance survey method" and the "conventional reflection seismic survey technology" according to the first embodiment of the present invention, surveys are performed in the same terrain and the survey results are compared. The measurement site is the southern part of Beijing, and the maximum exploration depth is 5500 meters. The conventional reflection seismic imaging cross section is the prestack depth offset cross section, and the seismic frequency resonance cross section is the visual wave impedance ratio cross section. The right side of FIG. 3 is the imaging result of the "seismic seismic frequency resonance survey method" according to Example 1. As can be seen by comparing the two, shallow Cenozoic sand shale For strata, seismic frequency resonance imaging profiles have higher resolution than conventional reflection seismic prestack depth-offset profiles, especially for carbonaceous strata inside the Upper Paleozoic, and for fine details inside the Lower Paleozoic. For imaging geological bodies such as crevices, karsts and small faults, and weathered crusts of the top of the Ordovician system, the seismic frequency resonance surveys of Example 1 all have special advantages.
実施例４
本発明の実施例１による弾性波地震周波数共振探査方法を応用して、中国雲南カルスト発育地域で探査実験を行った結果は、図４に示されるように、この地域の浅部は、いずれも高度風化の岩質地層であり、下層は、中等風化ドロマイトであり、大量のカルストを内蔵しており、より下層は、中等風化砂頁岩地層である。実施例１による弾性波地震周波数共振探査方法は、本地域の精細地質構造と三つの大型カルスト発育部位を掲示した。掘削検証によって、そのうちの１つは、泥質を充填したドロマイト鍾乳洞であり、２つは、充填物がない大型ドロマイト鍾乳洞であり、掘削も、異なる程度の風化殻の存在とそれらの深度範囲及び異なる岩質分布特徴を実証した。
Example 4
By applying the elastic wave seismic frequency resonance exploration method according to the first embodiment of the present invention, the results of exploration experiments in the Yunnan karst growth area in China are as shown in FIG. It is a highly weathered lithologic stratum, the lower layer is moderately weathered dolomite, containing a large amount of karst, and the lower layer is a moderately weathered sand shale layer. The seismic frequency resonance survey method according to Example 1 showed the detailed geological structure and three large karst growth areas in this area. Drilling verification revealed that one of them was a mud-filled dolomite cave, two were large dolomite caves without filling, and the drilling also showed the existence of different degrees of weathered crust and their depth range and depth. Different lithology distribution features are demonstrated.
以上をまとめると、本発明の実施例１による弾性波地震周波数共振探査方法は、地面で採集された異なる源からの信号データから探査対象の地質画像と属性を得ることができ、人工震源を必要とせず、従来の反射地震探査方法が波動場走時に依存する場合とは異なり、信号の周波数－振幅データを用いて地下媒体の空間と属性特徴を測定することができる。具体的な実験を通じて、本発明が地下媒体空間と属性変化を精密に探査する能力を持つことを説明したため、本発明は、従来の地震探査で解決することが困難である、密度－波動インピーダンス変化を探査する問題を解決し、近地表が地震データの最初の到着による従来の地震探査技術のブラインド領域という問題を解決し、垂直断層などの横方向速度と密度の急速変化によりイメージングが困難である問題を解決した。特に、複雑な媒体の内部差異の精細区別という問題を解決し、複雑な構造の地域の地震探査のために一つの問題解決策を提供し、新規の周波数領域の地震探査技術方法であり、応用分野は、工事地質及び水文地質探査、地質災害評価、道路地下欠損検出、鉱物資源探査、環境保護及び地下文物探査などに関するものであってもよい。 In summary, the seismic frequency resonance survey method according to the first embodiment of the present invention can obtain the geological image and attributes of the survey target from the signal data from different sources collected on the ground, and does not require an artificial seismic source. However, the frequency-amplitude data of the signal can be used to measure the spatial and attribute features of the subsurface medium, unlike the case where conventional seismic reflection methods rely on wave field travel time. Through specific experiments, it was explained that the present invention has the ability to precisely explore underground medium space and attribute changes. solves the problem that the near-earth surface is the blind region of conventional seismic exploration techniques due to the first arrival of seismic data, and is difficult to image due to rapid changes in lateral velocity and density such as vertical faults. solved the problem. In particular, it solves the problem of finely distinguishing the internal differences of complex media, provides a solution for seismic exploration in areas with complex structures, and is a new frequency-domain seismic exploration technology method and application. The fields may relate to engineering geology and hydrogeology exploration, geological hazard assessment, road underground defect detection, mineral resources exploration, environmental protection and underground cultural exploration, and so on.
以上に記述されているのは、本発明の好ましい具体的な実施の形態に過ぎず、本発明の保護範囲は、それに限らない。いかなる当業者が、本発明に掲示される技術的範囲内に、容易に想到できる変形又は置き換えは、いずれも、本発明の保護範囲内に含まれる。そのため、本発明の保護範囲は、請求項の保護範囲を基にされる。
What have been described above are only preferred specific embodiments of the present invention, and the protection scope of the present invention is not limited thereto. Any variation or replacement that any person skilled in the art can easily conceive within the technical scope posted in the present invention shall fall within the protection scope of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention shall be based on the protection scope of the claims.
Claims (9)
設定された測定領域内に地面基準点ｘ及び任意の採集点ｙを設置することを含み、以下のステップ：
ステップＳ１、前記地面基準点ｘでの励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）を算出し、
ステップＳ２、前記励起源フィールドＩｎ（ｘ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）を決定し、
ステップＳ３、前記励起源フィールドＩｎ（ｙ，ｆ）に基づいて、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ（ｙ，ｆ）を算出する
を含み、
前記ステップＳ１において、Ｉｎ （ｘ，ｆ） ＝Ａｍｐ （ｘ，ｆ） ／Ｍ （ｘ，ｆ） の式を用いて、前記地面基準点ｘでの励起源フィールドＩｎ （ｘ，ｆ） を算出し、そのうち、Ａｍｐ （ｘ，ｆ） は、前記地面基準点ｘでの周波数領域振幅スペクトルデータであり、Ｍ （ｘ，ｆ） は、前記地面基準点ｘでの周波数領域地層波動インピーダンス比率データであり、
前記ステップＳ２において、実際の探査必要に応じて、設定された測定領域内で複数の前記地面基準点ｘ ｉ を設計し、そのうち、ｉは、１，２…ｎであり、前記地面基準点ｘ ｉ の励起源フィールドＩｎ （Ｘｉ，ｆ） を算出し、数学方法を採用して外延及び補間を行い、前記採集点ｙでの励起源フィールドＩｎ （ｙ，ｆ） を得て、
前記ステップＳ３において、Ｍ （ｙ，ｆ） ＝Ａｍｐ （ｙ，ｆ） ／Ｉｎ （ｙ，ｆ） の式を用いて、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ （ｙ，ｆ） を算出し、そのうち、Ａｍｐ （ｙ，ｆ） は、前記採集点ｙでの周波数領域振幅スペクトルデータであり、
また、
前記ステップＳ１の前に、以下のプリ処理ステップ：
ステップＡ１、振動信号センサを利用して、前記地面基準点ｘと前記採集点ｙでの地下媒体弾性波時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ （ｘ，ｔ） とＡｍｐ （ｙ，ｔ） をそれぞれ採集し、
ステップＡ２、前記時間領域振幅スペクトルデータＡｍｐ （ｘ，ｔ） とＡｍｐ （ｙ，ｔ） を、それぞれフーリェ変換して、周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ （ｘ，ｆ） とＡｍｐ （ｙ，ｆ） を得て、
ステップＡ３、前記地面基準点ｘで、周波数ｆと地下深度ｄとの関数関係を確立し、
ステップＡ４、前記関数関係に従って、前記地面基準点ｘでの深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ （ｘ，ｄ） を周波数領域地層波動インピーダンス比率データＭ （ｘ，ｆ） に変換し、
また、周波数ｆと地下深度ｄとの線形又は非線形関数関係に従って、
前記ステップＳ３の後に、以下のステップ：
ステップＳ４、前記線形又は非線形関数関係に従って、前記採集点ｙでの周波数領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ （ｙ，ｆ） を深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ （ｙ，ｄ） に変換し、
ステップＳ５、前記深度領域地層見かけ波動インピーダンス比率データＭ （ｙ，ｄ） を積分して、地層見かけ波動インピーダンス比率データＲ （ｙ，ｄ） を得る
を含む
ことを特徴とする弾性波地震周波数共振探査方法。 An elastic wave seismic frequency resonance exploration method,
Including placing a ground reference point x and an optional sampling point y within the defined measurement area, the steps of:
Step S1, calculating an excitation source field In (x,f) at the ground reference point x;
Step S2, determining an excitation source field In (y,f) at the sampling point y based on the excitation source field In (x,f) ;
Step S3, calculating frequency-domain formation apparent wave impedance ratio data M (y,f) at the sampling point y based on the excitation source field In (y,f) ;
In step S1, the excitation source field In (x, f) at the ground reference point x is calculated using the formula In ( x, f) = Amp (x, f) /M (x, f). , wherein Amp (x, f) is the frequency domain amplitude spectrum data at the ground reference point x, and M (x, f) is the frequency domain formation wave impedance ratio data at the ground reference point x. ,
In step S2, design a plurality of ground reference points x i within a set measurement area according to the actual exploration needs, where i is 1, 2...n, and the ground reference point x calculating the source field In (Xi,f) of i , denoting and interpolating using mathematical methods to obtain the source field In (y,f) at said sampling point y;
In step S3, using the formula M (y, f) = Amp (y, f) /In (y, f) , the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, f ) , wherein Amp (y, f) is the frequency domain amplitude spectrum data at the sampling point y,
again,
Before said step S1, the following pre-processing steps:
Step A1, using a vibration signal sensor to collect subsurface medium elastic wave time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) at the ground reference point x and the sampling point y, respectively;
Step A2: Fourier transform the time domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) respectively to obtain frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f). hand,
Step A3, at the ground reference point x, establish a functional relationship between frequency f and underground depth d;
Step A4, transforming the depth-domain formation wave impedance ratio data M (x,d) at the ground reference point x into frequency-domain formation wave impedance ratio data M (x,f) according to the functional relationship;
Also, according to the linear or nonlinear functional relationship between the frequency f and the underground depth d,
After said step S3, the following steps:
Step S4, transforming the frequency domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, f) at the sampling point y into depth domain formation apparent wave impedance ratio data M (y, d) according to the linear or nonlinear functional relationship;
Step S5: Integrate the depth region layer apparent wave impedance ratio data M (y, d) to obtain layer apparent wave impedance ratio data R (y, d)
including
An elastic wave seismic frequency resonance exploration method characterized by:
ｄ＝０．２５・Ｖ／ｆ、ただし、Ｖは、地層波動場平均速度であり、ｆは、周波数であり、ｄは、地下深度であり、
又は、前記地面基準点ｘでの周波数領域振幅スペクトルデータＡｍｐ（ｘ，ｆ）と深度領域地層波動インピーダンス比率データＭ（ｘ，ｄ）とを比較分析し、周波数ｆ、地層波動場平均速度Ｖと地下深度ｄとの非線形関数関係を確立する
請求項１に記載の方法。 At said ground reference point x, establish a linear functional relationship between frequency f and subsurface depth d according to the formula:
d = 0.25 V/f, where V is the formation wave field average velocity, f is the frequency, d is the subsurface depth,
Alternatively, the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) at the ground reference point x and the depth domain formation wave impedance ratio data M (x, d) are compared and analyzed, and the frequency f, formation wave field average velocity V and establish a non-linear functional relationship with subsurface depth d
The method of claim 1 .
Ｔ≧１５００・Ｄ/Ｖ
（ただし、Ｄは、検出深度であり、単位がメートルであり、Ｖは、地層波動場平均速度であり、単位がメートル／秒であり、Ｔは、採集時間長さであり、単位が秒）
前記サンプリング時間間隔は、以下の式：
ΔＴ＝４・ΔＤ／Ｖ
（ΔＴは、サンプリング時間間隔であり、単位が秒であり、Ｖは、地層波動場平均速度であり、単位がメートル／秒であり、ΔＤは、所望の検出深度最低解像度であり、単位がメートル）
による
請求項２に記載の方法。 The time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) are single-component or multi-component data obtained once or multiple times, and the acquisition time length and sampling time interval are determined by the detection The collection time length, determined by depth, is the following formula:
T≧1500・D/V
(where D is the detection depth in meters, V is the stratum wave field average velocity in meters/second, and T is the collection time length in seconds)
The sampling time interval is given by the following formula:
ΔT=4・ΔD/V
(ΔT is the sampling time interval in seconds, V is the formation wave field average velocity in meters/second, ΔD is the desired detection depth minimum resolution in meters )
according to
3. The method of claim 2 .
請求項３に記載の方法。 Before step A2, pre-processing is performed on the collected time-domain amplitude spectrum data Amp (x, t) and Amp (y, t) , and the pre-processing includes filtering processing, amplitude time-varying Includes correction processing and outlier suppression processing
4. The method of claim 3 .
請求項４に記載の方法。 The step A2 performs an arithmetic mean in the frequency domain on the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f) obtained by multiple acquisitions at the same position. further includes
5. The method of claim 4 .
請求項５に記載の方法。 Compensating and correcting for the damage of the frequency domain amplitude spectrum data Amp (x, f) and Amp (y, f) , respectively, for the matching of the sampling equipment before step A3.
6. The method of claim 5 .
請求項１に記載の方法。 The step S4 further includes subjecting the depth region formation apparent wave impedance ratio data M (y,d) to ground elevation correction, ground surface static correction, and standard well parameter correction.
The method of claim 1 .
請求項７に記載の方法。 The step S4 further includes regularizing the depth region formation apparent wave impedance ratio data M (y, d).
8. The method of claim 7 .
請求項１に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the elastic waves include compression waves, shear waves and surface waves.
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